Name: Het toepassen van Microfluidics naar Elektrofysiologie (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2007-10-01T00:00:00.000+00:00
Duration: 5 min 41 s
Description: Leer microfluidica toepassen op elektrofysiologie voor ruimtelijke-temporele stimulatie van hersensnedes. Deze methode verbetert de precisie van neurotransmittertoediening ten opzichte van traditionele technieken.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

het toepassen van microfluidics naar elektrofysiologie

Applying Microfluidics to Electrophysiology

Microfluidics kan worden geïntegreerd met standaard elektrofysiologie technieken om nieuwe experimentele modaliteiten mogelijk te maken. In het bijzonder, is de motivatie voor de microfluïdische hersenen slice apparaat besproken inclusief de wijze waarop het apparaat dokken voor standaard perfusie kamers en de techniek van passieve pompen die gebruikt wordt om bolussen van neuromodulatoren te leveren aan de hersenen slice. Door vereenvoudiging van het apparaat ontwerp, zijn we in staat om een ​​praktische oplossing voor de huidige onvervulde behoefte elektrofysiologie van het toepassen van meerdere neuromodulatoren over meerdere gebieden van de hersenen slice te bereiken. Dit wordt bereikt door het vervangen van de standaard dekglaasje substraat van de perfusie kamer met een dunne microfluïdische apparaat gebonden aan de dekglaasje substraat. Dit werd vervolgens aan de perfusie kamer en kleine gaten van de open-goed aansluiten van de perfusie kamer naar de microfluïdische kanalen begraven in de microfluïdische substraat. Deze microfluïdische kanalen zijn gekoppeld met de poorten geboord in de rand van de perfusie kamer om toegang te krijgen en te leveren stimulerende middelen. Dit project geeft aan hoe het gebied van microfluidics is de overgang uit de buurt van proof-of concept toestel demonstraties en naar praktische oplossingen voor onvervulde experimentele en klinische behoeften.

Het toepassen van Microfluidics naar Elektrofysiologie

Microfluidica kan worden geïntegreerd met standaard elektrofysiologische technieken om nieuwe experimentele modaliteiten mogelijk te maken. Specifiek is de motivatie voor de ...

Mijn naam is Dave Edington. Ik ben assistant-professor bij de afdeling Bioengineering aan de University of Illinois at Chicago. Het gebied waarop we ons voornamelijk richten is de toepassing van microtechnologieën voor biomedische toepassingen, specifiek met behulp van microfluïdische apparaten.Vandaag laten we u een van onze projecten zien, waarbij we gebruikmaken van een microfluïdisch apparaat dat is aangepast aan een standaard perfusiekamer voor hersensnijden om spatiotemporele stimulatie van een hersensnede mogelijk te maken. Op dit moment worden neurotransmitters bij elektrofysiologische preparaten van hersensneden hoofdzakelijk ofwel globaal over de gehele hersensnede toegediend, waarbij de volledige hersensnede gelijktijdig wordt gestimuleerd, of via een micropipet in korte pulsen op verschillende tijdstippen toegediend.De hersendoorsnede is een zeer complexe structuur, en wanneer u neurotransmitters globaal toepast of een micropipet gebruikt, kunt u in vivo stimulatiepatronen niet reproduceren. Met ons platform zijn we echter in staat om de stimulatie tot zeer specifieke regio's over de hersendoorsnede te sturen en een stimulatie te bereiken die meer op in vivo lijkt. Hier worden de huidige perfusiesystemen getoond waarbij ze worden gekoppeld aan een standaard dekglasplaatje.Hiermee kan het medium door de gehele slice worden geperfuseerd. Het is echter niet mogelijk om de ruimtelijke resolutie van de neurotransmitter waarmee uw stimulatieapparaat werkt te controleren. Daarom hebben we een micro-flic-apparaat ontwikkeld dat kan worden gekoppeld aan deze standaard perfusiekamer.Alle standaard elektrofysiologische assays kunnen dus worden gebruikt. Het enige verschil is dat dit, in plaats van een glazen bodem, bestaat uit een PDMS-apparaat met verschillende doorgaande gaten die verbonden zijn met microfluïdische kanalen. Deze kanalen verbinden met openingen in deze bovenste perfusiekamer, waardoor we neurotransmitters kunnen stimuleren via deze gaten, door de kanalen, via de via's en in de hersensectie. We maken gebruik van een techniek genaamd passief pompen om de vloeistoffen toe te dienen.Hierdoor hebben we geen complexe slangsystemen nodig die uit dit apparaat komen, aangezien elektrofysiologie al een zeer complexe procedure is. Door het ontwerp van het apparaat te vereenvoudigen en passieve pomping te gebruiken, vereenvoudigen we het experimentele protocol voor het toepassen van dit microfluïdische apparaat. De structuur van het apparaat bestaat uit een microfluïdisch netwerk met twee lagen.De eerste laag bestaat uit de routeringskanalen die verbonden zijn met de uitlaatpoorten, en de tweede laag bestaat uit de doorvoergaatjes die deze kanalen met de put verbinden. Deze fabricage is uitgevoerd met standaard stappen voor microfabricage van twee lagen, waarbij uitlijningsmarkeringen ervoor zorgen dat deze via's precies in het centrum van deze vier kanalen zijn geplaatst. Dit apparaat is ontworpen om te koppelen met de standaard profusiekamer, zodat alle dezelfde elektrofysiologische assays kunnen worden gebruikt.Hierdoor kunnen we dit op een elektrofysiologische opstelling plaatsen, waarbij onze objectief erin kan komen en we lokale stimulatie kunnen bieden via onze microfluïdische kanalen, zonder de experimentele opstelling onnodig complexer te maken dan nodig is. Door het ontwerp van het apparaat zo eenvoudig mogelijk te houden, kunnen we dit platform veel gemakkelijker verspreiden. Wat betreft onze huidige structuur hebben we deze vier V-vormen in het midden van onze microfluïdische kanalen, maar deze kunnen worden aangepast aan de behoeften van verschillende laboratoria, afhankelijk van welke hersenregio zij bestuderen.Zo zou één regio de hippocampus kunnen bestuderen en een andere de buitenste cortex. Afhankelijk van hoe we dit microfluïdische apparaat ontwerpen, kunnen we deze regio's stimuleren. Omdat het apparaat geen externe componenten nodig heeft om te functioneren, is een micropipetteur voldoende om via de passieve pompmethode vloeistof op deze openingen te pipetteren.Naast dit onderste substraat is er geen extra apparatuur die het standaard elektrofysiologische laboratorium moet aanschaffen om dit apparaat te kunnen gebruiken. Tot op dit punt in het project hebben we ons gericht op het koppelen van de microfluïdische kanalen aan de standaard perfusiekamers. Het volgende deel van het project bestaat nu uit het testen van dit apparaat in daadwerkelijk hypothese-gestuurd onderzoek met behulp van deze slice-preparaten.Hiermee hebben we aangetoond dat we, met behulp van fluorescerende kleurstoffen, verschillende regio's ruimtelijk kunnen stimuleren door deze fluorescerende analogen in de kanalen te injecteren. De volgende stap is om de daadwerkelijke biologische experimenten uit te voeren. Het vakgebied van de microfluidica bevindt zich hiermee op een overgangspunt.We gaan voorbij aan de eerste demonstraties van het concept en gaan deze apparaten echt gebruiken om nieuwe en boeiende zaken te ontdekken die voorheen onmogelijk waren. Het vakgebied verschuift dus van technieken waarbij we gebruikmaakten van principes die op microschaal beschikbaar zijn, zoals snelle diffusie, laminaire stroming, grote oppervlakte-volumeratio's en procesintegratie. We gaan deze principes nu inzetten en toepassen om onvervulde behoeften in het laboratorium en in de kliniek op te lossen.

applying-microfluidics-to-electrophysiology

Research

JoVE Journal

Biology

Biologie

Demonstreren we de fabricage van een eenvoudige microfluïdische apparaat dat kan worden geïntegreerd met standaard elektrofysiologie opstellingen om microschaal oppervlakken van een brein slice bloot in een goed gecontroleerde manier aan verschillende neurotransmitters.

Brain Stimulation Snijd met behulp van een Microfluïdische Netwerk en Standard Perfusie Kamer

Microiontophoresis betekent verplaatsing van ionen uit een micropipet in reactie op een verschil in elektrische potentiaal tussen de binnen-en buitenkant van de micropipet. Biologisch actieve moleculen worden daarbij geleverd in verhouding tot elektrische stroom. We illustreren acetylcholine microiontophoresis in combinatie met micromanipulatie tot endotheel-afhankelijke vasodilatatie studie in de microcirculatie.

Microiontophoresis en Micromanipulatie voor intravitale Fluorescentie Imaging van de microcirculatie

Source: Vanegas, M. I., et al. Microinjectrode System for Combined Drug Infusion and Electrophysiology. J. Vis. Exp. (2019)This video demonstrates a microelectrode-based microfluidic device that delivers drug solution through a capillary tube, using an oil-based marker solution for precise volume tracking and enabling simultaneous neural recording and drug infusion.

Microfluidic-Based Microinjectrode System for Combined Drug Infusion and Electrophysiology

Veel microfluïdische apparaten zijn ontwikkeld voor gebruik in de studie van elektrotaxis. Toch laat geen van deze chips toe om de gelijktijdige chemische en elektrische veldeffecten (EF) op cellen efficiënt te bestuderen. We hebben een apparaat op basis van polymethylmethacrylaat ontwikkeld dat een beter gecontroleerde co-existentie van EF en chemische stimulatie biedt voor gebruik in elektrotaxis onderzoek.

Electrotaxis Studies van longkanker-cellen met behulp van een Multichannel Dual-elektrisch veld Microfluïdische Chip

Micro-gefabriceerde apparaten geïntegreerd met vloeistofcomponenten bieden een in vitro platform voor celstudies die het in vivo micro-milieu nabootsen. We ontwikkelden op polymethylmethacrylaat gebaseerde microfluïdische chips voor het bestuderen van cellulaire reacties onder enkele of naast elkaar bestaande chemische/elektrische/schuifspanningsstimuli.

Het ontwerpen van microfluïdische apparaten voor het bestuderen van cellulaire reacties Onder Single of bestaande chemische / Elektro / Shear Stress Stimuli

Dit manuscript beschrijft de toepassingen van proton-Ionselectieve electroden en patch klemmen van methoden voor het meten van de activiteit van proton vervoerssystemen. Deze methoden zijn sommige beperkingen van technieken gebruikt bij het bestuderen van proton vervoersactiviteit, zoals matige gevoeligheid, resolutie van de tijd en onvoldoende intracellulaire milieu controle.

Toepassing van electrofysiologie meting op het bestuderen van de activiteit van Electro-neutrale Transporters

Dit protocol heeft tot doel om aan te tonen hoe te in vitro micro-elektrode-arrays combineren met microfluidic apparaten voor het bestuderen van de actiepotentiaal transmissie in neuronale culturen. Data-analyse, namelijk de opsporing en karakterisering van teeltmateriaal van de actie potentieel, is uitgevoerd met behulp van een nieuwe geavanceerde, nog gebruikersvriendelijk en vrij beschikbaar zijn, computationele gereedschap.

Interfacing Microfluidics met micro-elektrode Arrays voor het bestuderen van de neuronale communicatie- en axonale signaal vermeerdering

We presenteren een microinjectrode systeem ontworpen voor elektrofysiologie en geassisteerde levering van experimentele sondes (dat wil zeggen, nano sensoren, micro-elektroden), met optionele drug Infusion. Op grote schaal beschikbare microfluïdische componenten worden gekoppeld aan een canule met de sonde. Een stap-voor-stap protocol voor de microinjectrode constructie is inbegrepen, met resultaten tijdens infusie van muscimol in de makaak cortex.

Microinjectrode systeem voor gecombineerde geneesmiddel infusie en elektrofysiologie

Een protocol voor het kweken en manipuleren van embryonaal weefsel van muizen op een microfluïdische chip wordt verstrekt. Door pulsen van pathway modulators toe te passen, kan dit systeem worden gebruikt om signaaloscillaties extern te regelen voor het functionele onderzoek van muis somitogenese.

Een microfluïdische benadering voor het functioneel onderzoek van signaaloscillaties die somitogenese beheersen

Het doel van dit protocol is om de ontwikkeling van een driedimensionaal (3D) microfluïdisch model van sterk uitgelijnd menselijk hartweefsel, samengesteld uit stamcel-afgeleide cardiomyocyten, samen met hartfibblasten (CFs) in een biomimetische, op collageen gebaseerde hydrogel, uit te leggen en aan te tonen, voor toepassingen in hartweefseltechniek, geneesmiddelenscreening en ziektemodellering.

Het ontwikkelen van 3D georganiseerd menselijk hartweefsel binnen een microfluïdisch platform

Hier presenteren we een protocol om een uniek tweelaags microfluïdisch apparaat te fabriceren om de elektromechanische regulatie van de homeostase van epitheelweefsel te bestuderen. Het apparaat past statische fysiologische elektrische stromen toe die loodrecht op het weefselvlak staan, wat van invloed is op de adhesie, proliferatie en extrusie van cellen tot cel. Beeldvorming van levende cellen en mechanische stressmetingen onthullen mechanismen van deze processen.

Onthullende elektromechanische controle van weefselhomeostase met behulp van een tweelaags microfluïdisch apparaat

Leer microfluidica toepassen op elektrofysiologie voor ruimtelijke-temporele stimulatie van hersensnedes. Deze methode verbetert de precisie van neurotransmittertoediening ten opzichte van traditionele technieken.

Het toepassen van Microfluidics naar Elektrofysiologie

Meer video's verkennen